(57)【要約】【課題】インバータ装置の温度変化を抑制することができ、インバータ装置の寿命を向上させることができるスクリュー圧縮機を提供する。【解決手段】空気を圧縮する圧縮機本体２と、圧縮機本体２を駆動するモータ３と、モータ３の回転数を可変制御するインバータ装置４と、圧縮機本体１で生成された圧縮空気を冷却する水冷式の冷却器５と、冷却器５に冷却水を供給する冷却水供給配管６とを備えたスクリュー圧縮機１において、インバータ装置４の温度を検出する温度検出器１３と、冷却水供給配管６から分流配管１４を介し冷却水の一部を導入してコンバータ９及びインバータ１０等を冷却する冷却器１２と、冷却器１２に導入する冷却水の流量を調整する流量制御弁１６と、温度検出器１２で検出された温度が予め設定された所定の目標温度となるように流量制御弁１６を制御する制御部１１とを有する。【選択図】図１
2010190094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するモータと、交流電源からの交流を直流に変換するコンバータ、及び前記コンバータで変換された直流から交流を生成して前記モータに供給するインバータを有し、前記モータの回転数を可変制御するインバータ装置と、前記圧縮機本体で生成された圧縮空気を冷却液との熱交換により冷却する第１冷却器と、前記第１冷却器に冷却液を供給する冷却液供給配管とを備えたスクリュー圧縮機において、
前記インバータ装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記冷却液供給配管に分岐接続された分流配管を介し冷却液の一部を導入して前記インバータ装置を冷却する第２冷却器と、
前記第２冷却器に導入する冷却液の流量を調整する流量制御弁と、
前記温度検出手段で検出された温度が予め設定された所定の目標温度となるように前記流量制御弁を制御する弁制御手段とを有することを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載のスクリュー圧縮機において、前記弁制御手段は、前記温度検出手段で検出された温度が所定の目標温度より高い場合に前記流量制御弁の開度を大きくし、前記温度検出手段で検出された温度が所定の目標温度より低い場合に前記流量制御弁の開度を小さくすることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュー圧縮機に係わり、特に、圧縮機本体を駆動するモータの回転数を可変制御するインバータ装置を備えたスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば容量制御を行う圧縮機として、空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体を駆動するモータと、このモータの回転数を可変制御するインバータ装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の圧縮機では、インバータ装置に放熱フィンを設け、その周囲に冷却ファンによって冷却空気を流すようになっている。また、インバータ装置の温度を検出する温度検出器を設け、その検出温度が所定の温度よりも大きくなった場合、警告表示を行うとともに、冷却ファンの回転数を上げて、インバータ装置の過熱防止を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術には以下のような改善の余地があった。すなわち、圧縮空気の使用量の変動に応じて運転負荷（詳細には、例えば圧縮機本体の回転数）が変動すると、これに伴い、インバータ装置の部品（詳細には、コンバータ及びインバータ等）の発熱量も変動する。そのため、例えば警告表示を行わないような通常の運転中において、冷却ファンの回転数が一定、すなわちインバータ装置を冷却する冷却能力が一定であれば、運転負荷の変動に伴ってインバータ装置の温度変化（言い換えれば、運転負荷が大きい場合の温度と運転負荷が小さい場合の温度との差）が大きくなってしまう。特に、長期間の使用により、放熱フィンや冷却ファンに塵埃が堆積して冷却能力が低下すると、インバータ装置の温度変化がより大きくなる。そのため、インバータ装置の温度変化、すなわちパワーサイクルによる寿命低下を招くという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、インバータ装置の温度変化を抑制することができ、インバータ装置の寿命を向上させることができるスクリュー圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するモータと、交流電源からの交流を直流に変換するコンバータ、及び前記コンバータで変換された直流から交流を生成して前記モータに供給するインバータを有し、前記モータの回転数を可変制御するインバータ装置と、前記圧縮機本体で生成された圧縮空気を冷却液との熱交換により冷却する第１冷却器と、前記第１冷却器に冷却液を供給する冷却液供給配管とを備えたスクリュー圧縮機において、前記インバータ装置の温度を検出する温度検出手段と、前記冷却液供給配管に分岐接続された分流配管を介し冷却液の一部を導入して前記インバータ装置を冷却する第２冷却器と、前記第２冷却器に導入する冷却液の流量を調整する流量制御弁と、前記温度検出手段で検出された温度が予め設定された所定の目標温度となるように前記流量制御弁を制御する弁制御手段とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インバータ装置の温度変化を抑制することができ、インバータ装置の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態におけるスクリュー圧縮機の構成を表す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるインバータ装置の温度制御を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態によるスクリュー圧縮機の構成を表す概略図である。
【００１０】
この図１において、スクリュー圧縮機１は、空気を圧縮する圧縮機本体２と、この圧縮機本体２を駆動するモータ３と、このモータ３の回転数を可変制御するインバータ装置４と、圧縮機本体２で生成された圧縮空気を冷却水（冷却液）との熱交換により冷却する水冷式の冷却器（熱交換器）５と、この冷却器５に冷却水を供給する冷却水供給配管６とを備えている。また、冷却器５の圧縮空気出口側には、圧縮機本体１の吐出側圧力を検出する圧力検出器７が設けられている。
【００１１】
インバータ装置４は、交流電源８からの交流を直流に変換するコンバータ９と、このコンバータ９で変換された直流から交流を生成してモータ３に供給するインバータ１０と、このインバータ１０等を制御する制御部（マイコン）１１とを有している。
【００１２】
インバータ装置４の制御部１１は、第1の制御機能として、圧力検出器７からの信号を入力し、圧力検出器７で検出された吐出圧力と予め設定された目標圧力との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値に基づいた指令をインバータ１０に出力するようになっている。インバータ１０は、制御部１１からの指令に応じた交流を生成してモータ３に出力する。これにより、圧縮機本体２の吐出圧力が所定の目標圧力となるように、モータ３の回転数、すなわち圧縮機本体２の回転数が調整される。
【００１３】
また、本実施形態の大きな特徴として、インバータ装置４は、コンバータ９及びインバータ１０等の発熱部品の放熱面に接触するように設けられた水冷式の冷却器（熱交換器）１２と、この冷却器１２における発熱部品との接触部の温度を検出する（言い換えれば、発熱部品の放熱面の温度を間接的に検出する）温度検出器（サーミスタ）１３とを有している。
【００１４】
インバータ装置４の冷却器１２は、冷却水供給配管６の分岐部に接続された分流配管１４を介して、冷却水供給配管６から冷却水の一部を導入し、冷却水供給配管６における分岐部より下流側の合流部に接続された合流配管１５を介して、コンバータ９及びインバータ１０等を冷却した冷却水を冷却水供給配管６に導出するようになっている。合流配管１５には流量制御弁１６が設けられており、この流量制御弁１６の開度によって、冷却器１２に導入する冷却水の流量が調整される。なお、例えば、流量制御弁１６を全開状態とした場合でも、冷却器１２に導入される冷却水の流量は、冷却水供給配管６における冷却水の流量に対して１０％未満となっている。
【００１５】
インバータ装置４の制御部１１は、第２の制御機能として、温度検出器１３からの信号を入力し、温度検出器１３で検出された温度と予め設定された目標温度（例えば３０℃程度）との偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、その演算値に対応する制御信号を流量制御弁１６に出力するようになっている。詳しく説明すると、圧縮機本体２の運転中、インバータ装置４の温度が所定の目標温度より高い場合に流量制御弁１６の開度を大きくし、インバータ装置４の温度が所定の目標温度より低い場合に流量制御弁１６の開度を小さくする。これにより、インバータ装置４の温度が所定の目標温度となるように（言い換えれば、所定の目標温度を基準とした所定の範囲に収まるように）、インバータ装置４の冷却器１２に導入する冷却水流量が調整される（図２参照）。そして、圧縮機本体２が停止すると、流量制御弁１６を全閉状態とする。その後、熱時定数により、インバータ装置４の温度は緩やかに低減する（図２参照）。なお、インバータ装置４からの出力信号は、例えばリレー等のＯＮ／ＯＦＦ信号、電圧や電流の変化によるアナログ信号、又はＲＳ−２３２ＣやＲＳ−４８５のようなデジタル信号である。
【００１６】
以上のように構成された本実施形態の作用効果を説明する。
【００１７】
圧縮空気の使用量の変動に応じて運転負荷が変動すると、これに伴い、インバータ装置４の部品（詳細には、コンバータ９及びインバータ１０等）の発熱量も変動する。そこで、本実施形態においては、インバータ装置４の制御部１１は、温度検出器１３で検出された温度が予め設定された所定の目標温度となるように流量制御弁１６を制御する。これより、インバータ装置４の冷却器１２の冷却能力が可変し、インバータ装置４の温度変化を抑制することができる。したがって、インバータ装置４の寿命を向上させることができ、信頼性を向上させることができる。
【００１８】
また、インバータ装置４の冷却器１２は、冷却水供給配管６から分流配管１４を介して冷却水の一部を導入し、コンバータ９及びインバータ１０等を冷却した冷却水を合流配管１５を介して冷却水配管６に戻している。すなわち、冷却器５用の冷却水供給系統とインバータ装置４用の冷却水供給系統とを共用化している。これにより、インバータ装置４専用の冷却水供給系統を不要とし、コストの低減を図ることができる。
【００１９】
また、例えばインバータ装置４の冷却方式として空冷式を採用する場合（詳細には、インバータ装置４に放熱フィンを設け、その周囲に冷却ファンによって冷却空気を流す場合）は、長期間の使用により、インバータ装置４の放熱フィンや冷却ファンに塵埃が堆積して冷却能力が低下するため、定期的な清掃が必要となる。これに対し本実施形態では、水冷式を採用するので、長期間の使用による冷却能力の低下を防ぐことができる。
【００２０】
なお、上記一実施形態においては、インバータ装置４の温度を検出する温度検出手段として、冷却器１２における発熱部品との接触部の温度を検出する温度検出器１３を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば合流配管１５における冷却水の温度（詳細には、発熱部品を冷却した冷却水の温度）を検出する温度検出器を設けてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００２１】
また、上記一実施形態においては、合流配管１５に流量制御弁１６を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば合流配管１５及び分流配管１４の両方に流量制御弁を設けてもよい。また、例えば合流配管１５に逆止弁を設け、分流配管１４に流量制御弁を設けてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１      スクリュー圧縮機
２      圧縮機本体
３      モータ
４      インバータ装置
５      冷却器（第１冷却器）
６      冷却水供給配管（冷却液供給配管）
７      圧力検出器
８      交流電源
９      コンバータ
１０    インバータ
１１    制御部
１２    冷却器（第２冷却器）
１３    温度検出器（温度検出手段）
１４    分流配管
１５    合流配管
１６    流量制御弁
【図１】
2010190094.tif 000003
【図２】
2010190094.tif 000004